株洲电厂发变组保护.docx
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株洲电厂发变组保护.docx
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株洲电厂发变组保护
株洲电厂发变组保护配置
现代经济对用电量的需求使得发电机组容量不断加大,其按照发电机到变压器组单元接线再到高压或超高压电网相连的顺序直接连接到供电网路,一旦发电机组或变压器组发生故障将严重影响供电的稳定。
株洲电厂目前有2台310MW火力发电机组,其主接线采用发电机-变压器组单元接线,经变压器升压送至220KV网络,发电机出口侧无断路器,励磁方式为机端自并励系统,机端设有励磁变压器。
我们知道大容量发电机组造价昂贵,结构复杂,如果由于故障造成损坏,其维修较为困难,而且会造成很大的经济损失。
因此现代发电机组与变压器组继电保护的首要原则是最大限度地保证机组安全和最大限度地缩小故障破坏范围,尽可能避免不必要的突然停机,对某些异常工况采用自动处理装置,特别要避免保护装置误动和拒动。
所以不仅要求有可靠性高、灵敏性和选择性强、快速性好的保护继电器,更需要火电厂继电保护人员用专业的技能与经验对可能发生的、已经发生的故障进行快速的分析与排除,以此保障机组安全与供电的稳定。
株洲电厂发变组采用RCS-985微机发电机变压器组成套保护装置,RCS-98采用了高性能数字信号处理器DSP芯片为基础的硬件系统,并配以32位CPU用作辅助功能处理。
考虑到发变组的重要性,株洲电厂采用两套RCS-985保护装置,可以实现主保护、异常运行保护、后备保护的全套双重化,操作回路和非电量保护装置独立组屏。
两套RCS—985取不同组TA,主保护、后备保护共用一组TA,出口对应不同的跳闸线圈,因此它具有以下优点:
第一、设计简洁,二次回路清晰;第二、运行方便,安全可靠,符合反措要求;第三、整定、调试和维护方便。
下面介绍株洲电厂发变组的具体保护配置:
1发电机比率制动原理纵差保护
发电机纵差动保护是发电机内部相间短路的主保护。
它能快速而又灵敏地切除发电机内部的短路故障。
该保护的原理在我国有两种制动式原理较常用,即比率制动式与标积制动式。
两者均能有效躲过区外故障,其动作特性也完全相同都是比较计算出的差动电流和制动电流。
当区外故障时,标积制动方式纵差保护与比率制动式纵差保护工作状况完全相同。
不同的是标积制动式纵差保护的制动电源反映两侧电流
之间的相位,故内部故障时其灵敏度更高。
1.1发电机比率制动原理
保护采用比率制动原理,见下图。
为防止变压器空投及其他异常情况时变压器励磁涌流导致差动误动,比较各相差流中二次谐波分量对基波分量比(即I2ω/I1ω)的大小,当其大于整定值时,闭锁差动元件。
当差流很大,达到差动速断定值时,直接出口跳闸。
同时设置专门的TA断线判别环节,若判别差流是TA断线所致,发TA断线信号,并可选择是否闭锁差动保护出口。
图1
1.2纵差保护的比率制动方程
其中:
Id――动作电流(即差流),
Iz――制动电流,
φ——某同名相各侧电流最大者与其他侧反方向电流的夹角。
当
<
时,标积制动IZ取实际值;而当
>900时,IZ取0
1.3发电机纵差比率制动特性曲线
2发电机横差保护
发电机横差保护适用于定子绕组为多分支的发电机,当某相中某一分支发生匝间短路或某相两分支之间在不同匝数处发生短路时,横差保护应立即动作切除发电机。
发电机横差保护,是发电机定子绕组匝间短路(同分支匝间短路及同相不同分支之间的匝间短路)、线棒开焊的主保护,也能保护定子绕组相间短路。
考虑到发电机转子绕组两点接地短路时,发电机气隙磁场畸变可能导致保护误动,故在转子一点接地后,使横差保护带一短延时动作。
其保护逻辑图如下:
3发电机3I0定子接地保护
保护采用零序电流式,适用于机端三相出线上套有零序电流互感器的小型发电机。
可单独作为发电机定子绕组的接地保护。
其保护逻辑图如下:
4发电机反时限负序过流保护
保护反应发电机定子的负序电流大小,是发电机的转子过热保护,也叫转子表层过热保护。
保护最好取自发电机中性点侧。
保护逻辑图如下:
5发电机复合电压过流(记忆)保护
保护反应发电机电压﹑负序电压和电流大小,电流最好取自中性点侧,主要作为发电机相间短路的后备保护。
当发电机为自并励方式时,过流元件应有电流记忆功能。
保护逻辑图如下:
6发电机反时限过激磁保护
过激磁保护反映的是过激磁倍数,而过激磁倍数等于电压与频率之比。
发电机或变压器的电压升高或频率降低,可能产生过激磁。
即
式中
——过激磁倍数;
B、Be——分别为铁芯工作磁密及额定磁密;
、
、
、
——电压、频率及其以额定电压及额定频率为基准的标么值。
发电机的过激磁能力比变压器的能力要低一些,因此发变组保护的过激磁特性一般按照发电机的特性整定。
保护逻辑图如下:
7发电机逆功率保护
并网运行的汽轮发电机,在主汽门关闭后,便作为同步电动机运行。
但从电网中吸收有功,拖着汽轮机旋转。
由于汽缸中充满蒸汽,它与汽轮机叶片磨擦产生热,使汽轮机叶片过热。
长期运行,损坏汽轮机叶片。
保护逻辑图如下。
8发电机转子两点接地保护
当转子绕组两点接地时,其气隙磁场将发生畸变,在定子绕组中将产生二次谐波负序分量电势。
转子两点接地保护即反映定子电压中二次谐波“负序”分量。
在转子一点接地保护动作后,自动投入转子两点接地保护。
转子两点接地保护的逻辑框图如下所示:
在上图中
——转子一点接地保护动作条件。
9发电机失步保护
失步保护反映发电机机端测量阻抗的变化轨迹,动作特性为双遮挡器。
失步保护能可靠躲过系统短路和稳定振荡,并能在失步开始的摇摆过程中区分加速失步和减速失步。
其动作特性及过程图如下图一,其保护逻辑图如下图二。
图一发电机失步保护动作特性及过程图
图二发电机失步保护逻辑图
10发电机失磁保护(逆无功原理)
发电机失磁及励磁降低至不允许程度的主要标志,是逆无功和定子过电流同时出现。
逆无功原理的失磁保护主判据是逆无功(-Q)和定子过电流(I>)。
失磁的危害判据有系统低电压(Us<)和机端低电压(Ug<),用来判别发电机失磁对系统及对厂用电的影响。
另外,为减少发电机失磁运行时的危害程度,采用发电机有功功率判据(P>)。
11主变低压过流保护
变压器电压闭锁过流保护主要作为变压器相间故障的后备保护。
当为双绕组时,一般装设在高压侧。
当为三绕组时,可以每侧分别安装。
其逻辑图如下。
12主变间隙电流电压保护
变压器间隙零序保护用于保护变压器中性点绝缘,当变压器中性点不接地运行时投入。
13主变阻抗保护
发电机、变压器低阻抗保护,主要作为发电机及变压器相间短路的后备保护,有时还兼作相邻设备(母线、线路等)相间短路的后备保护。
该保护主要由三个相间阻抗元件构成。
其逻辑图如下:
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